在科技部“尖端晶体材料开发及制作计划”长期支持下，国立交通大学（交大）的研究团队与台湾积体电路制造股份有限公司（台积电）合作组成的联合研究团队，在共同进行单原子层氮化硼的合成技术上有重大突破，成功开发出大面积晶圆尺寸的单晶氮化硼之成长技术，未来将有机会应用在先进逻辑制程技术，杰出的基础科学研究成果于今年 3 月荣登于全球顶尖学术期刊《自然》（Nature）。
为了提升半导体硅芯片的效能，积体电路中的晶体管尺寸不断地微缩，目前即将达到传统半导体材料的物理极限，也因此全球科学家不断地探索新的材料，以解决晶体管微缩所面临的瓶颈。二维原子层半导体材料，厚度仅有 0.7 奈米，是目前已知解决晶体管微缩瓶颈的方案之一。然而，仅有原子层厚度二维半导体，如何使电子在里面传输而不受邻近材料的干扰便成为重要的关键技术。单原子层的氮化硼（boron nitride，BN），只有一个原子厚度，是目前自然界最薄的绝缘层，也是被证明可以有效阻隔二维半导体不受邻近材料干扰的重要材料。然而，过去的技术一直无法在晶圆上合成高品质单晶的单原子层氮化硼。此次台积电李连忠博士与交大张文豪教授所带领的联合研究计划中，论文主要作者台积电陈则安博士成功实现晶圆尺寸的单原子层氮化硼，并结合二维半导体，展示优异的晶体管特性。计划成功的关键在于研究团队不仅专注于尖端技术的开发，并从基础科学的角度出发，找到氮化硼分子沉积在铜晶体表面的物理机制，进而达成晶圆尺寸单晶氮化硼的生长技术。这个困难度相当于将人以小于 0.5 米的间距整齐排列在整个地球表面上。
▲ 台积电陈则安博士（左起）、台积电李连忠处长、科技部谢达斌政务次长、交大张翼副校长、交大电子物理系张文豪教授、科技部自然司林敏聪司长。
台湾科技产业的发展，必须要倚赖有坚实的基础科学研究做为后盾。“尖端晶体材料开发及制作计划”是科技部有鉴于先进材料是科技发展之根本，长年投入资源扶植台湾在新颖材料的开发，所建立的研究平台。近年来在基础科学研究与产业相关应用，有相当丰硕的成果。此次台积电与交通大学的联合研究成果，是国内产业与学校合作登上全球顶尖学术期刊《自然》的首例，对于产业与学校共同进行基础研究具有指标性意义，也体现科技部“尖端晶体材料开发及制作计划”初衷。
